Il successo delle tinture di tracciamento cellulari per monitorare la funzione immunitaria e la proliferazione cellulare coinvolge diversi passaggi critici. Si descrivono metodi per: 1) ottenendo luminoso, uniforme, riproducibile etichetta-re con coloranti membrana; 2) selezionando fluorocromi e condizioni di acquisizione dati, e 3) la scelta di un modello per quantificare la proliferazione cellulare basata sulla diluizione colorante.
Coloranti fluorescenti tracciamento cellulari, in combinazione con flusso e citometria immagine, sono potenti strumenti con cui studiare le interazioni ei destini di diversi tipi di cellule in vitro e in vivo. 1-5 Anche se ci sono letteralmente migliaia di pubblicazioni utilizzando questi coloranti, alcuni dei più comunemente riscontrate delle applicazioni di tracciamento cellulari include il monitoraggio di:
Disponibili in commercio coloranti tracciamento cellulari variano ampiamente nella loro composizione chimica e proprietà di fluorescenza, ma la caduta grande maggioranza in una delle due classi base al loro meccanismo di marcatura delle cellule. "Coloranti membrana", caratterizzato da PKH26, sono coloranti altamente lipofile tcappello partizione stabilmente ma non covalente nelle membrane cellulari 1,2,11. "Coloranti proteine", caratterizzata da CFSE, sono amino-reattivi coloranti che formano legami covalenti stabili con le proteine cellulari 4,16,18. Ogni classe ha i suoi vantaggi e limitazioni. La chiave per la loro corretta applicazione, in particolare negli studi multicolor in cui vengono utilizzati coloranti diversi per monitorare diversi tipi di cellule, è quindi quello di comprendere le criticità che consentono un uso ottimale di ogni classe 2-4,16,18,24.
I protocolli inclusi qui sottolineare tre cause più comuni di risultati mediocri o variabile durante l'uso delle cellule-tracking coloranti. Questi sono:
Esempi qui riportati illustrano come queste variabili possono influenzare risultati usando membrane e / o coloranti proteiche per monitorare la proliferazione cellulare.
I metodi descritti qui sono quelli che si trovano nei nostri laboratori combinati per dare più affidabile risultati ottimali per l'etichettatura hPBMC utilizzando coloranti membrana 13,16,18 e per fenotipizzazione sottoinsieme dei linfociti e la proliferazione di monitoraggio utilizzando membrana o proteine coloranti 2,11,13,16, 18. Come illustrato nelle figure 1 e 2, luminoso un'etichettatura uniforme è più facilmente ottenuta limitando la presenza di sali fisiologiche e utilizzando una tecnica di miscelazione che si traduce in un rapido, omogeneo esposizione delle cellule alla stessa concentrazione di colorante. Perché colorazione con coloranti membrana avviene suddividendo nel doppio strato lipidico, altre variabili che alterano libera concentrazione di colorante può anche avere un impatto efficienza etichettatura. Per esempio, l'etichettatura rotonde risultati polistirolo fondo tubi in lavaggio meno efficiente di sali prima di risospensione in Diluente C e anche in ridotta concentrazione libera colorante per tingere adsorbimento sulle pareti del tubo, in particolarea basse concentrazioni di colorante. Entrambi i fattori tendono a dare distribuzioni colorazione più ampi rispetto a quando l'etichettatura sono realizzate utilizzando tubi di polipropilene coniche inferiori (figure 3, 4 e risultati non pubblicati). Età del campione e il tipo può colpire anche ampiezza del picco, anche quando le procedure di colorazione ottimizzati vengono utilizzati. Ad esempio, il curriculum vitae PKH26 pos linfociti isolati dal campo di sangue appena prelevato 14-20% (Figura 3, rif. 13 e dati non pubblicati), mentre il curriculum vitae linfociti isolati da 24 campioni di sangue ore vecchi o TRIMA gamma pheresis filtri 25-30 % (Figura 4 e cod. 18).
Colorazione uniformità e la misura in cui cellule non vitali possono essere esclusi dall'analisi sia influenzare il fatto picchi distinguibili figlia sono evidenti nel profilo diluizione colorante, che a sua volta influenza la scelta di un modello di proliferazione per adattare i dati osservati (figure 5 e 6 </strong>). Anche se ModFit (Verity Software House, Topsham, ME) viene qui utilizzato come esempio di software utilizzato per generare metriche come indice di proliferazione e frequenza Precursore (figure 3, 5 e 6, Tabella 3), altri pacchetti contengono anche i moduli per l'analisi dati proliferazione. Questi includono FCSExpress (De Novo Software, Los Angeles, CA) e FlowJo (Albero Star, Inc., Ashland, OR). Tutti questi programmi utilizzano una non-lineare dei minimi quadrati per trovare iterativamente la soluzione migliore per i dati grezzi modificando la posizione, l'altezza e SD (o larghezza) di picchi gaussiani che rappresentano generazioni figlia sequenziali. Indice di proliferazione (PI) e frequenza Precursore (PF) sono le misure più comunemente usati di estensione della proliferazione. PI, come definito da ModFit, è una misura di aumento del numero di cellule nel corso del saggio, analogo al 'indice di stimolazione' di un saggio di timidina. PF restituisce la frazione di cellule nel popolate inizialeioni che hanno risposto allo stimolo alla proliferazione. Si consiglia cautela, tuttavia, quando leggendo la letteratura a partire dal terminologia varia un po 'tra i pacchetti software (ad esempio, FlowJo e ModFit utilizzare definizioni e calcoli diversi per ciò che si intende per "indice di proliferazione") 22.
Le criticità discusse qui per l'etichettatura e l'analisi proliferazione con coloranti membrana sono anche incontrato quando si utilizza coloranti proteine. Per esempio, attenzione alla tecnica di miscelazione deve anche osservare, con esclusione delle cellule morte / morenti, per ottenere distribuzioni uniformi e picchi distinguibili figlia utilizzando CFSE (Figura 6) 2-4,13,18,24. Scelta appropriata di fluorocromi per fenotipizzazione e valutazione della redditività è importante anche al fine di evitare eccessive sovrapposizioni spettrali e l'incapacità di riconoscere le cellule anticorpi positivi, in particolare con coloranti visibili proteine che emettono come CFSE 2-4,11,13,16,18 </sup>. La riduzione della concentrazione di colorante inseguimento diminuisce i problemi di compensazione in adiacenti canali spettrali, ma limita anche il numero di divisioni cellulari che possono essere monitorati prima di intensità cellula figlia iniziano a sovrapporsi con autofluorescenza. In alternativa, l'uso di coloranti cellule più recenti di monitoraggio come il Claret emettitore rosso lontano CellVue (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) o viola emissione CellTrace Violet (Life Technologies, Grand Island, NY) possono ridurre i problemi di compensazione (Figura 6). Infine, sebbene coloranti membrana generalmente tendono a mostrare una minore tossicità 11,26, è possibile sovra-label cellule con o classe di colorante. È quindi sempre necessario verificare che la concentrazione del colorante tracciamento utilizzato non ha modificato la funzionalità delle cellule che devono essere monitorati (Figura 6) 3,13,16,18.
The authors have nothing to disclose.
Gli autori In particolare, desidero ringraziare le seguenti persone per il loro contributo tecnico e intellettuale allo sviluppo di questi metodi nel corso degli anni: Bruce Bagwell (Verity Software House), Nadège Bercovici (IDM), Lizanne Breslin (Zynaxis cellulare Scienza e la ricerca PTI) , Brian Gray (PTI Research), Jan Fisher (Dartmouth Medical School), Alice Givan (Dartmouth Medical School), Betsy Ohlsson-Wilhelm (SciGro, Inc.), e Mary Waugh (Dartmouth Medical School). Avrebbero anche ringraziare la classe Bowdoin del 2006 dai Corsi Annuali di metodi di ricerca e applicazioni della citometria a flusso, che hanno generato i dati mostrati nella Figura 2.
La citometria a flusso è stata effettuata presso il Laboratorio di flusso Roswell Park Cancer Institute di Citometria, che è stato istituito in parte da contributi in conto impianti del Programma NIH strumento condiviso, e riceve sostegno da parte del Sussidio Core (5 P30 CA016056-29) dal NazionaleCancer Institute a Roswell Park Cancer Institute, e presso il Centro di Citometria a Flusso Abramson Cancer and Laboratory risorse cella Ordinamento della University of Pennsylvania, che è stato istituito in parte da contributi in conto impianti del Programma NIH strumento condiviso, e riceve il sostegno di NIH # 2P30 CA016520 dal National Cancer Institute. Il lavoro illustrato nelle figure 3 e 5, è stata sostenuta anche in parte da SBIR concessione EB00228 dal National Institute of Biomedical Imaging e Bioingegneria (NIBIB) assegnato a PTI Research, Inc.
Reagent or equipment | Company | Catalogue number | Comments |
Commercially Purchased | |||
7-Aminoactinomycin D | Sigma-Aldrich | A9400 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A4503 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150 | |
Hanks balanced salt solution (HBSS) | Life Technologies | 14175-079 | Calcium and magnesium free, without phenol red |
Human IgG Cohn fraction II and III globulins | Sigma-Aldrich | G-4386 | |
Mouse anti-human CD3-FITC | BD Biosciences | 349201 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD4-APC | BD Biosciences | 340672 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD4-PECy7 | BD Biosciences | 348799 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD8-FITC | BD Biosciences | 347313 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD8-APC | Caltag (Life Technologies) | MHCD0805 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD19-APC | Caltag (Life Technologies) | MHCD1905 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD25-APC | BD Biosciences | 340938 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD127-PE | BD Biosciences | 557938 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD3 | eBiosciences | 16-0037-85 | 1.0 mg/ml; azide free |
Mouse anti-human CD28 | eBiosciences | 16-0289-85 | 1.0 mg/ml; azide free |
PBS | Gibco | 21300-058 | |
PKH26 red fluorescent cell linker kit containing 10-3M PKH26 in EtOH and Diluent C | Sigma-Aldrich | PKH26GL-1KT or MINI26-1KT |
Procedures in Step 1 also apply to kits containing PKH67 or other CellVue dyes |
CellVue Claret far red fluorescent cell linker kit containing 10-3M CellVue Claret in EtOH and Diluent C | Sigma-Aldrich | MINCLARET-1KT or MIDCLARET-1KT | |
5-(and-6)-carboxyfluorescein diacetate, succinimidyl ester (CFDA-SE) | Invitrogen (Life Technologies) | C34554 | Non-fluorescent; cleaved by membrane esterases to form fluorescent amino-reactive carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) |
LIVE/DEAD Fixable Violet | Invitrogen (Life Technologies) | L34955 | |
Sterile 12 x 75 mm conical polypropylene tubes & caps |
VWR | 60818-102 | Gives better membrane dye staining efficiency (reduced dye adsorption; less cell loss during supernatant aspiration) |
12 x 75 mm round bottom polystyrene tubes |
Becton Dickinson | 21008-936 | |
Flow cytometer | BD Bioscience | FACSCalibur LSRFortessa |
Any cytometer able to detect FITC, PKH26, and 7-AAD (ex. 488 nm; em. 520 nm, 567 nm, and 655 nm, respectively) and APC ex. 633-640 nm; em. 660 nm) |
Flow cytometer | Beckman Coulter | LSRII CyAn | Any cytometer able to detect FITC, PKH26, and 7-AAD (ex. 488 nm; em. 520 nm, 567 nm, and 655 nm, respectively) and APC ex. 633-640 nm; em. 660 nm) |
Laboratory Prepared | |||
7-Aminoactinomycin D, concentrated stock |
NA | NA | 1 mg/ml in PBS. Freeze in aliquots and store at -20 °C. |
7-Aminoactinomycin D, working stock |
NA | NA | 100 μg/ml in PBS; prepare daily from 1 mg/ml frozen stock. |
IgG block | NA | NA | HBSS + 10 mg/ml Human IgG Cohn fraction II and III globulins + 10 mg/ml BSA. |